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1、第二章：PC机基本结构原理第二章：PC机基本结构原理n硬盘：硬盘：一、作用：记录各类数据程序和信息等，绝大多数硬盘都是固定一、作用：记录各类数据程序和信息等，绝大多数硬盘都是固定硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中。二、分类：二、分类： n1、按盘径尺寸分类：、按盘径尺寸分类：常见的有：常见的有：3.5、2.5英寸英寸n2、按接口类型分类：、按接口类型分类：1）、）、IDE:电子集成驱动器电子集成驱动器 2）、）、SCSI：小型计算机系统接口：小型计算机系统接口3） 、SATA:串口硬盘接口串口硬盘接口4） 、光纤通道、光纤通道 接口接口第二章：PC机
2、基本结构原理三、硬盘的硬件：三、硬盘的硬件：第二章：PC机基本结构原理n1、磁盘：是硬盘中用来存储数据的部分、磁盘：是硬盘中用来存储数据的部分注：磁盘大部分是以铝合金制成的，表面涂有一层注：磁盘大部分是以铝合金制成的，表面涂有一层磁性物质，而数据就写在磁性物质上（最新的硬盘磁性物质，而数据就写在磁性物质上（最新的硬盘盘片采用玻璃材料）盘片采用玻璃材料）n2、磁头：进行读取或写入磁盘中的数据（二倍）、磁头：进行读取或写入磁盘中的数据（二倍）注：磁头是磁盘与电脑中其它数字设备之间的传输注：磁头是磁盘与电脑中其它数字设备之间的传输接口接口MR磁头、磁头、GMR（巨型磁阻磁头）、（巨型磁阻磁头）、OA
3、W（光学辅（光学辅助温式技术）助温式技术）第二章：PC机基本结构原理n3、磁头支撑臂：是指支撑磁头用的三角形金属片（用一些重量轻的薄金属片所制成的，因此才可以很快在磁盘的内圈和外圈之间移动）n4、磁头调节器功能：将磁头支撑臂的磁头移动到适当的数据读取位置n5、磁盘旋转马达用途（液态轴承马达液态轴承马达 ）：是旋转磁盘，使磁头在不同的扇区上读取数据，磁盘旋转马达必须提供稳定的旋转速度第二章：PC机基本结构原理四、硬盘主要参数：n1、磁头数：磁头数的多少与硬盘体内的盘片数有关、磁头数：磁头数的多少与硬盘体内的盘片数有关（二倍）（二倍）n2、柱面：具有相同编号的磁道形成一个圆柱（每个、柱面：具有相同
4、编号的磁道形成一个圆柱（每个柱面都被划分为数目相等的磁道，并且从外缘开始编柱面都被划分为数目相等的磁道，并且从外缘开始编号，最外圈的磁道称为号，最外圈的磁道称为0磁道）磁道）n3、每磁道有、每磁道有63个扇区，每扇区有个扇区，每扇区有512字节字节关系：硬盘容量关系：硬盘容量=磁头数磁头数*柱面数柱面数*扇区数扇区数*512第二章：PC机基本结构原理五、性能指标：五、性能指标：n1、容量、容量硬盘的容量以兆字节（硬盘的容量以兆字节（MB）或千兆字节（）或千兆字节（GB）为单位，）为单位，1GB=1024MB。但硬。但硬盘厂商在标称硬盘容量时通常取盘厂商在标称硬盘容量时通常取1G=1000MB，
5、因此我们在，因此我们在BIOS中或在格式化中或在格式化硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。硬盘时看到的容量会比厂家的标称值要小。 n2、转速：是硬盘内部电动机旋转的速度、转速：是硬盘内部电动机旋转的速度单位：单位：RPM（每分钟旋转几圈）（每分钟旋转几圈）如：如： 4200rpm 、 5400Rpm、7200Rpm 、 10000rpm 、15000rpm等等n3、平均寻道时间（、平均寻道时间（Average Seek Time）是指磁头移动到数据所在磁道需要的）是指磁头移动到数据所在磁道需要的时间。时间。注：（这是衡量硬盘机械能力的重要指标，一般在注：（这是衡量硬盘机械能力的重要指标，一般
6、在ms左右）左右）平均等待时间（平均等待时间（Average Latency Time）是指相应数据所在的扇区转到磁头下）是指相应数据所在的扇区转到磁头下的时间。的时间。注：一般在注：一般在1ms6ms之间。平均访问时间（之间。平均访问时间（Average Access Time）平均访问时间平均寻道时间平均等待时间平均访问时间平均寻道时间平均等待时间 第二章：PC机基本结构原理n4、数据传输速率：、数据传输速率：n1）外部传输率）外部传输率(External Transfer Rate ）是计算机通过硬盘接口从缓存中将数是计算机通过硬盘接口从缓存中将数据读出交给相应的控制器的速率据读出交给相
7、应的控制器的速率 。如：。如： ATA66、ATA100、ATA133 ATA100中的中的100就代表着这块硬盘的外部数据传输率理论最大值是就代表着这块硬盘的外部数据传输率理论最大值是100MB/sSerial ATA 1.0定义的数据传输率可达定义的数据传输率可达150MB/s，这比最快的并行，这比最快的并行ATA（即（即ATA/133）所能达到）所能达到133MB/s的最高数据传输率还高，而在的最高数据传输率还高，而在Serial ATA 2.0的的数据传输率达到数据传输率达到300MB/s，最终，最终SATA将实现将实现600MB/s的最高数据传输率。的最高数据传输率。 n2）内部传输
8、率）内部传输率(Internal Transfer Rate ）是硬盘磁头与缓存之间的数据传输率是硬盘磁头与缓存之间的数据传输率（硬盘将数据从盘片上读取出来，然后存储在缓存内的速度（硬盘将数据从盘片上读取出来，然后存储在缓存内的速度 ）注：现在的主流硬盘大多在注：现在的主流硬盘大多在70MB/s到到90MB/s之间之间 说明：由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率，所以内部传输率的高低才是评说明：由于硬盘的内部传输率要小于外部传输率，所以内部传输率的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素，因此只有内部传输率才可以作为衡量硬盘性价一个硬盘整体性能的决定性因素，因此只有内部传输率才可以作为衡量硬盘
9、性能的真正标准能的真正标准 第二章：PC机基本结构原理n5、缓冲存储器：、缓冲存储器：硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹硬盘缓存的目的是为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，以提高硬盘的读写速度。配的问题，以提高硬盘的读写速度。 6、S.M.A.R.T:自检测分析报告技术（是一种避免数自检测分析报告技术（是一种避免数据流失或损坏的技术，一般被当作磁盘数据损坏流失据流失或损坏的技术，一般被当作磁盘数据损坏流失的预警系统）的预警系统）7、DFT（Drive Fitness Test，驱动器健康检测），驱动器健康检测）技术是技术是IBM公司为其公司为其PC硬盘开发的数据保护技术，硬盘开
10、发的数据保护技术，它通过使用它通过使用DFT程序访问程序访问IBM硬盘里的硬盘里的DFT微代码对微代码对硬盘进行检测，可以让用户方便快捷地检测硬盘的运硬盘进行检测，可以让用户方便快捷地检测硬盘的运转状况。转状况。 第二章：PC机基本结构原理六、硬盘传输接口六、硬盘传输接口IDE /ATA：IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。 第二章：PC机基本结构原理nSATA/SATA 2使用SATA（Serial ATA）口的硬盘又叫串口硬盘，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相
11、比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查， 如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。 第二章：PC机基本结构原理nSCSI 希捷在服务器上使用的接口，可以热插拔nSAS（Serial ATA SCSI）希捷在高端服务器上的接口 七、硬盘的其它部件：七、硬盘的其它部件：n1、电源接孔（注：两个接触点为一组共有、电源接孔（注：两个接触点为一组共有12V、5V，分别给，分别给硬盘和控制电路使用）硬盘和控制电路使用）n2、跳线：用来设定主从关系、跳线：用来设定主从关系第二章：PC机基本结构原理八、硬盘品牌八、硬盘品牌n希捷希
12、捷(Seagate)在收购迈拓在收购迈拓(Maxtor)之后，是目前市场占有率最大的品牌。之后，是目前市场占有率最大的品牌。 n西部数据西部数据(Westdigital)市场占有率仅次于希捷。市场占有率仅次于希捷。n日立日立(Hitachi)(日本日本)第三大硬盘厂商。主要由收购的原第三大硬盘厂商。主要由收购的原IBM硬盘部门发展而来硬盘部门发展而来 n三星三星(Samsung)韩国硬盘厂商。产品型号多以韩国硬盘厂商。产品型号多以Spinpoint开头。开头。 n东芝东芝 (Toshiba)侧重笔记本市场，侧重笔记本市场，2009年第一季度收购富士通年第一季度收购富士通(fujitsu)。(都
13、是小日本品牌都是小日本品牌)第二章：PC机基本结构原理n九、硬盘维护1、保持电脑工作环境清洁 2、养成正确关机的习惯3、正确移动硬盘，注意防震 4、用户不能自行拆开硬盘盖 5、注意防高温、防潮、防电磁干扰 6、正确拿硬盘的方法 第二章：PC机基本结构原理n网络硬盘网络硬盘网络硬盘是将用户的文件存放在互联网上，方便用户携带他们的文件，方便用户与他的亲朋好友分享他们的文件，所有操作在我们网站的页面上完成。文件类型不作限制。n固态硬盘固态硬盘固态硬盘是由控制单元和存储单元（FLASH芯片）组成，简单的说就是用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘（目前最大容量为416GB），固态硬盘的接口规范和定义、功能
14、及使用方法上与普通硬盘的完全相同。在产品外形和尺寸上也完全与普通硬盘一致，包括2.5，1.8多种类型。由于固态 硬盘没有普通硬盘的旋转介质，因而抗震性极佳，同时工作温度很宽，扩展温度的电子硬盘可工作在-45+85。广泛应用于军事、车载、工控、视频监控、网络监控、网络终端、电力、医疗、航空等、导航设备等领域。第二章：PC机基本结构原理nRAID技术冗余磁盘阵列技术最初的研制目的是为了组合小冗余磁盘阵列技术最初的研制目的是为了组合小的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数的廉价磁盘来代替大的昂贵磁盘，以降低大批量数据存储的费用，同时也希望采用冗余信息的方式，据存储的费用，同时也希望采用冗余信息
15、的方式，使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失，从而使得磁盘失效时不会使对数据的访问受损失，从而开发出一定水平的数据保护技术，并且能适当的提开发出一定水平的数据保护技术，并且能适当的提升数据传输速度。过去升数据传输速度。过去RAID一直是高档服务器才有一直是高档服务器才有缘享用，一直作为高档缘享用，一直作为高档SCSI硬盘配套技术作应用。硬盘配套技术作应用。近来随着技术的发展和产品成本的不断下降，近来随着技术的发展和产品成本的不断下降，IDE硬盘性能有了很大提升，加之硬盘性能有了很大提升，加之RAID芯片的普及，使芯片的普及，使得得RAID也逐渐在个人电脑上得到应用。也逐渐在个人电脑上得到应用
16、。 第二章：PC机基本结构原理n1、RAID是一种把多块独立的硬盘按不同方式组合起来形成一个磁盘组，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据冗余的技术，不同的组织方式成为RAID级别。常用的级别是level 0,level 1和level 5n2、使用数据冗余的功能后一旦发生损坏后，利用冗余信息可以使损坏的数据得以恢复。n3、在用户看来，组成的磁盘组就像是一个硬盘，对磁盘陈列的操作与单个硬盘一模一样。第二章：PC机基本结构原理nRAID 0又称为striping延展技术,RAID 0通过把连续的数据访问分散性能，这样，数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求
17、，这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性。但是，正是因为数据是分散的，所以一旦某个磁盘出现问题，就全部损失了！只追求速度！第二章：PC机基本结构原理nRAID 1又称为MIRROR或MIRRORING，它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性。RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百的自动复制到另外一个硬盘上。但速度方面较差！第二章：PC机基本结构原理nRAID 5 不对存储的数据进行备份，而是把数据和相对应的奇偶校验信息存储到组成RAID 5的各个磁盘上，并且奇偶校验信息和对应的数据分别存储于不同的磁盘上，当RAID 5的一个磁盘数据发生损坏后，利用剩下的数据和相应的奇偶校验信息去恢复被损坏的数据。至少需要三块磁盘！最优解决办法第二章：PC机基本结构原理nRAID 0+1， RAID 0+1是RAID 0和RAID 1的组合形式，也称为RAID 10第二章：PC机基本结构原理n实现办法1、主板支持2、RAID卡3、内核模拟
